金壇市丹金溧漕河南門橋改造工程鋼便橋荷載試驗

1、.金壇市丹金溧漕河南門橋改造工程施工便橋 荷載試驗報告報告編號 : CJJ1160220常州市建筑科學研究院股份有限公司CHANGZHOU INSTITUTE OF BUILDING SCIENCE CO.,LTD聯(lián)系地址：常州市長江中路288 號郵編： 213002聯(lián)系電話：真：委托單位 (Client) ：金壇建設(shè)產(chǎn)業(yè)集團工程名稱 (Name of engineering)：金壇市丹金溧漕河南門橋改造工程施工便橋工程地點 (Place of engineering)：金壇市沿河東路檢測日期 (Test date)：2016年04月

2、06日 04月11日項目負責：現(xiàn)場檢測負責：試驗報告撰寫：試驗報告審核：試驗報告簽發(fā)：檢測參加人員：檢測單位 (Test client)：常州市建筑科學研究院股份有限公司報告日期 (Date)：2016年04月15日.目錄1.橋梁概況及試驗實施情況 .11.1橋梁概況 .11.2技術(shù)標準 .11.3試驗實施情況 .12.荷載試驗的目的 .13.荷載試驗的依據(jù) .14.荷載試驗前的檢測 .35.荷載試驗的內(nèi)容及方法 .45.1靜載試驗 .46.儀器設(shè)備及測試系統(tǒng) .147.荷載試驗人員安排 .148.各加載工況工作流程 .159.靜載試驗結(jié)果 .159.1應(yīng)力 .159.2撓度 .1710. 荷

3、載試驗后的檢查 .1711. 荷載試驗結(jié)論 .1813. 建議 .18.1. 橋梁概況及試驗實施情況1.1 橋梁概況金壇市丹金溧漕河南門橋改造工程施工便橋位于南門橋北側(cè)約200m 處，為臨時南門橋的鋼便橋。本橋結(jié)構(gòu)型式為加強雙排單層型裝配式鋼橋，跨徑為四跨14.4m+15.0m+15.0m+15.6m，南北雙幅布置，單幅橋橋面寬為4.0m，下部結(jié)構(gòu)橋墩采用鋼管樁基礎(chǔ)，橋臺采用混凝土基礎(chǔ)臺身。1.2 技術(shù)標準(1) 橋梁荷載等級：公路 -級，人群荷載按公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范 (JTG D60-2004) 第條取用；(2) 單幅橋面寬度組成： 0.63m貝雷架 +4.0m人車混合道 +0.63m貝雷

4、架；(3) 限載：限載 55t，嚴禁非施工超載汽車上橋；(4) 限速： 10km/h。1.3 試驗實施情況南門橋靜載試驗項目組于2016 年 4 月 6 日進場，對其進行了外觀檢查、 測點布設(shè)、車輛聯(lián)系及橋面布載等工作。4 月 10 日，各項準備工作就緒，并4 月 11 日凌晨 0000至 4 30 對左、右幅橋梁依次進行了靜載試驗。現(xiàn)場試驗照片見圖1-1 所示。2. 荷載試驗的目的(1) 通過靜載試驗，掌握結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有工作狀況，判斷橋梁的實際工作狀況是否符合設(shè)計要求或處于正常受力狀態(tài)；(2) 通過靜載試驗研究和理論計算分析，對橋梁的承載能力及工作狀況作出綜合評價，檢驗橋梁結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，說明工程的

5、安全度和可靠性，為橋梁后期的養(yǎng)護積累資料。3. 荷載試驗的依據(jù)(1) 公路工程技術(shù)標準 (JTG B01-2003)；(2) 公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范 (JTG D60-2004)；(3) 公路鋼筋混凝土及預應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范(JTG D62-2004)；.(4) 公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范 (JTG D63-2007)；(5) 公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范 (JTJ024-85)；(6) 公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 (JTJ025-86)；(7) 鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 (TB10002.2-2005)；(8) 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB 50017-2003）；(9) 公路橋梁抗震設(shè)計細則 (

6、JTG/T B02-01-2008)；(10) 公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范 (JTG/T F50-2011)；(11) 公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范 (JTG H11-2004)；(12) 公路工程質(zhì)量檢驗評定標準 (JTG F80/1-2004)；(13) 混凝土結(jié)構(gòu)試驗方法標準 (GB50152-2012)；(14) 公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程 (JTG/T J21-2011)；(15) 公路橋梁荷載試驗規(guī)程 (JTG/T J21-01-2015)；(16) 南門橋施工便橋設(shè)計圖紙。應(yīng)變片安裝數(shù)據(jù)采集加載試驗1加載試驗2圖 1-1 現(xiàn)場試驗照片.4. 荷載試驗前的檢測在對橋梁進行荷載試驗之前，對橋梁的實際

7、狀況進行檢測，主要病害情況如表4-1所示：表 4-1 南門鋼構(gòu)件主要病害貝雷片上弦桿、下弦桿、斜撐等防銹漆產(chǎn)生大面積脫落，均不同程度產(chǎn)生了貝雷片銹蝕，局部銹蝕比較嚴重，除去表面浮銹層，已經(jīng)產(chǎn)生銹坑；貝雷片未見有明顯變形，銷子和保險插銷未見有松動和缺失現(xiàn)象。橫梁 (工字鋼 )工字鋼未見有明顯變形和損傷，但防銹漆產(chǎn)生大面積脫落，銹蝕嚴重?？v梁縱梁未見有明顯變形和損傷，但防銹漆產(chǎn)生大面積脫落，銹蝕嚴重。斜撐 (工字鋼 )斜撐未見有明顯變形和損傷，但防銹漆產(chǎn)生大面積脫落，銹蝕嚴重?？癸L拉桿抗風拉桿個別產(chǎn)生松動現(xiàn)象，拉桿圓鋼表面銹蝕明顯。定型鋼橋面鋼橋面底方鋼和槽鋼銹蝕嚴重，橋面鋼板長時間受車輛碾壓已經(jīng)

8、開始出現(xiàn)翹曲和變形，鋼板之間產(chǎn)生較大空隙。U 型螺栓橋面板與工字鋼之間的U 型螺栓未見有松動和缺失現(xiàn)象， 但表面均不同程度產(chǎn)生了銹蝕現(xiàn)象。a) 貝雷銹蝕b) 貝雷插銷銹蝕c) 橋面鋼板翹曲d) 貝雷橫向連接銹蝕.e) 抗風拉桿有松動f) 鋼橋面底方鋼和槽鋼銹蝕嚴重圖 4-1 南門橋鋼結(jié)構(gòu)病害圖5. 荷載試驗的內(nèi)容及方法5.1 靜載試驗測試內(nèi)容根據(jù)該橋荷載試驗的主要目的，通過計算分析，確定以下靜載試驗測試項目：(1) 邊跨跨弦桿的正應(yīng)力和橋面撓度；(2) 中跨跨弦桿的正應(yīng)力和橋面撓度；(3) 中支點附近斜腹桿和弦桿的正應(yīng)力。測試方法(1) 應(yīng)變測試：采用應(yīng)變片和靜態(tài)應(yīng)變轉(zhuǎn)換箱、采集箱測試。(2)

9、 撓度觀測：通過位移傳感器及采集箱測試。測試截面及測點布置本橋計算采用橋梁結(jié)構(gòu)分析軟件MIDAS/CIVIL2015 ，單幅橋梁結(jié)構(gòu)離散為5851 個單元， 3252 個節(jié)點，計算幾何模型見圖5-1 所示。圖 5-1 橋梁計算模型.活載作用下的軸力包絡(luò)圖見圖5-2 所示，撓度包絡(luò)圖見圖5-3 所示。圖 5-2 活載作用下主梁軸力包絡(luò)圖(單位 :kN)圖 5-3 活載作用下?lián)隙劝j(luò)圖(單位： m)根據(jù)上述計算結(jié)果，并結(jié)合本橋梁的構(gòu)造特點，單幅橋梁靜載試驗選擇截面1-16-6 為內(nèi)力控制截面，其中截面1-1截面 4-4 為弦桿最大軸力控制截面，截面 5-56-6為中支點處腹桿最大軸力控制截面?？刂?/p>

10、截面位置如圖5-4 所示，各截面測點布置見圖5-5、圖 5-6。(3)31(3)31556(4)426(4)420#橋臺4#橋臺1#橋墩2#橋墩3#橋墩a) 試驗測試截面示意圖313142424#橋臺3#橋墩b) 第四跨跨中測試截面位置大樣圖.(3)31(3)31(4)42(4)422#橋墩3#橋墩c) 第三跨跨中測試截面位置大樣圖(3)3(3)3556(4)46(4)41#橋墩2#橋墩d) 第二跨跨中與中支點測試截面位置大樣圖圖 5-4 各測試截面總布置圖 (單位： cm)a) 上、下弦桿縱向傳感器布置圖 (截面 1-14-4 、截面 6-6)b)斜腹桿縱向傳感器布置圖（截面5-5）圖 5-

11、5 各測試截面桿件傳感器布設(shè)(單位： mm).圖 5-6 截面 1-14-4 位置處橋面撓度測點 ( 單位： mm)注：、截面3-3、4-4 為左幅橋第三跨跨中附近測試截面，截面(3)-(3) 、(4)-(4) 為右幅橋第二跨跨中附近測試截面；、截面 5-5、 6-6 為小樁號中支點附近測試截面，本次試驗中選擇左幅橋進行試驗。試驗荷載及加載試驗效率根據(jù)公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程及公路橋梁荷載試驗規(guī)程的建議，結(jié)合本橋結(jié)構(gòu)特點和使用要求，取靜力試驗荷載的效率為1.05 850。.其中：Sstat 靜力試驗荷載效率；S式中： Sstat 試驗荷載作用下，檢測部位變形或內(nèi)力的計算值；S 設(shè)計標準荷載

12、作用下，檢測部位變形或內(nèi)力的計算值； 設(shè)計取用的動力系數(shù)。本橋設(shè)計荷載為公路 -級、人群荷載按公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范(JTG D60-2004)第條取用，荷載試驗中采用等效荷載進行加載，試驗中加載車輛選用同一型載重汽車，其中單輛車總重 350kN(前軸重 70kN，中后軸重 280kN，前中軸距 350cm，中后軸距 135cm)。加載車輛示意圖見圖 5-7，實際車重見表 5-1。表 5-1 加載車輛的重量編號車輛車牌號總重 (kN)1蘇 D593113512蘇 D09632350.圖 5-7 主橋加載車型圖（單位： cm）本試驗各加載截面的加載控制值及試驗效率見表5-2，各加載工況下測試的內(nèi)容

13、見表 5-3。車輛加載載位見圖 5-8圖 5-11。表 5-2 各加載截面的加載控制值及試驗效率表工況測試截面內(nèi)力設(shè)計荷載效應(yīng)試驗荷載效應(yīng)效率系數(shù) 工況 11-1N-(kN)-255-2330.912-2N+(kN)2382140.90工況 2(2)3-3/(3)-(3)N-(kN)-196-1730.884-4/(4)-(4)N+(kN)1991750.88工況 35-5N-(kN)-135-1200.896-6N-(kN)-146-1350.92注：、正為軸向受拉，負為軸向受壓；、工況2 為左幅橋第三跨跨中試驗工況，工況2為右幅橋第二跨跨中試驗工況。表 5-3 靜載試驗工況及測試內(nèi)容試驗工

14、況截面號測試內(nèi)容工況 11-11-1、 2-2 截面應(yīng)變、橋面撓度2-2工況 23-33-3、 4-4 截面應(yīng)變、橋面撓度4-4工況 2(3)-(3)(3)-(3) 、(4)-(4) 截面應(yīng)變、 橋面撓度(4)-(4)工況 35-55-5 截面應(yīng)變6-66-6 截面應(yīng)變表 5-4加載車輛分級及相應(yīng)加載卸載噸位表（kN ）工況加載截面加載分級一級二級工況11-1、 2-2截面正載350/350700/700工況23-3、 4-4截面正載350/350700/700工況 2(3)-(3)、 (4)-(4)截面正載350/350700/700工況35-5、 6-6截面正載350/350700/700

15、注：分子為加載值，分母為卸載值.各工況影響線和布載圖(1) 工況 1：邊跨 1-1、2-2 截面最大軸力的加載試驗a) 1-1 截面軸力影響線b) 2-2 截面軸力影響線c) 工況 1 布載計算圖式4#橋 臺2#橋 墩3#橋 墩d) 工況 1 全級加載平面圖圖 5 -8 工況 1 1-1、 2-2 截面軸力影響線及加載布置圖(單位： cm).(2) 工況 2：邊跨 3-3、4-4 截面最大軸力的加載試驗a) 3-3 截面軸力影響線b) 4-4 截面軸力影響線c) 工況 2 布載計算圖式4#橋臺1#橋墩2#橋墩3#橋墩d) 工況 2 全級加載平面圖圖 5-9 工況 2 3-3、 4-4 截面軸力

16、影響線及加載布置圖(單位： cm).(3) 工況 2：邊跨 (3)-(3)、(4)-(4) 截面最大軸力的加載試驗a) (3)-(3) 截面軸力影響線b) (4)-(4) 截面軸力影響線c) 工況 2布載計算圖式0#橋臺1#橋墩2#橋墩3#橋墩d) 工況 2全級加載平面圖圖 5-10 工況 2(3)-(3) 、 (4)-(4) 截面軸力影響線及加載布置圖(單位： cm).(4) 工況 3：邊跨 5-5、6-6 截面最大軸力的加載試驗a) 5-5 截面軸力影響線b) 6-6 截面軸力影響線c) 工況 3 布載計算圖式0#橋臺1#橋墩2#橋墩d) 工況 3 全級加載平面圖圖 5-11 工況 3 5

17、-5 、 6-6 截面軸力影響線及加載布置圖(單位： cm)加載注意事項及終止加載條件.(1) 加載穩(wěn)定時間每個工況均采用分級加載方式；每個工況荷載在梁上穩(wěn)定時間： 10min15min；所有測試項目完成后，且實測數(shù)據(jù)無異常時，再進入下一個工況。(2) 終止加載控制條件控制測點實測應(yīng)力超過計算的控制應(yīng)力值時；控制測點實測撓度超過計算的控制撓度值時；發(fā)生其它影響構(gòu)件承載能力或正常使用的損壞時。靜載試驗數(shù)據(jù)處理(1) 校驗系數(shù) 實測結(jié)構(gòu)的校驗系數(shù)是撓度或應(yīng)力試驗值與理論計算值之比，它反映了結(jié)構(gòu)的實際工作狀態(tài)。SeSs其中： Se 實測彈性變位 (或彈性應(yīng)變 )Ss 理論彈性變位 (或彈性應(yīng)變 )實

18、測結(jié)構(gòu)校驗系數(shù)是一個重要的評定指標，可以從中判斷橋梁的承載能力狀況。當 1 時說明結(jié)構(gòu)的計算偏于安全，結(jié)構(gòu)的承載能力有一定的安全儲備。應(yīng)力校驗系數(shù)越小，說明主梁的強度貯備越高；撓度校驗系數(shù)越小，說明主梁的剛度越好。(2) 相對殘余變位 (或應(yīng)變 )根據(jù)量測數(shù)據(jù)作下列計算：總變位 (或總應(yīng)變 )： StSISi彈性變位 (或彈性應(yīng)變 )： SeSISu殘余變位 (或殘余應(yīng)變 )： SpStSeSuSi相對殘余變位或應(yīng)變：SpSp100%St.Si加載前測值；其中：SI加載達到穩(wěn)定時測試值；Su卸載后達到穩(wěn)定時測試值；相對殘余變位或應(yīng)變小，說明主梁處于彈性工作狀態(tài)。測點在控制荷載工況作用下的相對殘

19、余變位 (或應(yīng)變 )SPSt 越小說明結(jié)構(gòu)越接近彈性工作狀況。一般要求SP St值不大于 20，當 SPSt 大于 20時，應(yīng)查明原因。如確系橋梁強度不足，應(yīng)在評定時，酌情降低橋梁的承載能力。6. 儀器設(shè)備及測試系統(tǒng)本橋靜載試驗使用的儀器設(shè)備見表6-1：表 6-1 主要儀器設(shè)備一覽表序儀器設(shè)備名稱規(guī)格單位數(shù)量號1激光測距儀D2臺12裂縫測寬儀DJCK-2臺13數(shù)碼相機Sony臺14應(yīng)變計/只1565位移傳感器 (位移計 )YHD-50只86靜態(tài)應(yīng)變轉(zhuǎn)換箱、采集箱DH3816套17. 荷載試驗人員安排本橋靜載試驗具體工作人員安排見7-1 所示：表 7-1主要試驗人員序姓名職務(wù)專業(yè)分工職 稱號1周

20、劍峰項目總負責項目總協(xié)調(diào)碩士、高級工程師2黃彬現(xiàn)場檢測負責檢測總協(xié)調(diào)碩士、高級工程師3周平項目技術(shù)總負責技術(shù)負責本科、高級工程師4陳鋒現(xiàn)場檢測人員現(xiàn)場檢測人員本科、工程師5夏寧現(xiàn)場檢測人員現(xiàn)場檢測人員本科、工程師6劉立現(xiàn)場檢測人員現(xiàn)場檢測人員本科、工程師.8. 各加載工況工作流程各加載工況工作流程如下：(1) 橋梁空載，根據(jù)現(xiàn)場負責人的指令，各測量組讀取橋梁在空載下的初始讀數(shù)，加載車輛在停車場待命；(2) 各測量組讀取完初始數(shù)據(jù)后向現(xiàn)場負責人匯報，然后現(xiàn)場負責人向車輛調(diào)度組下指令，加載車輛逐批進場 (逐級加載 )，相繼進入指定位置；(3) 加載車輛全部到位后， 靜置 10min15min 向現(xiàn)

21、場負責人報告。 現(xiàn)場負責人下達指令，各個測量小組開始測量；(4) 各個測量小組完成本工況各自的測量任務(wù)后，向現(xiàn)場負責人報告；(5) 根據(jù)各測量小組匯報的測量結(jié)果，總指揮判斷試驗數(shù)據(jù)是否正常。如果測量結(jié)果異常，則命令相應(yīng)的小組重新測量。如果一切正常，則命令加載車輛撤離；(6) 車輛撤離后， 待 10min 15min 向現(xiàn)場負責人報告。 現(xiàn)場負責人下達指令， 各個測量小組開始卸載測量，本工況結(jié)束；(7) 進入下一加載工況，重復 (1)(6)步直至試驗結(jié)束。9. 靜載試驗結(jié)果9.1 應(yīng)力該鋼便橋左、右幅橋梁各荷載工況作用下相應(yīng)截面的應(yīng)力實測值與理論值比較表見表 9-1表 9-2，表中數(shù)據(jù)正號表示拉

22、應(yīng)力，負號表示壓應(yīng)力。表 9-1 各工況下測試截面實測應(yīng)力與理論應(yīng)力對比表工況測試測點實測平均應(yīng)力理論平均應(yīng)力校驗系數(shù)截面位置e(MPa)s(MPa)e/ s內(nèi)貝雷片-78.9-94.40.84左側(cè)貝雷-67.3-88.51-1外貝雷片0.76內(nèi)貝雷片-80.4-94.40.85右側(cè)貝雷-79.1-88.5工況 1外貝雷片0.89內(nèi)貝雷片77.983.10.94左側(cè)貝雷68.575.82-2外貝雷片0.90內(nèi)貝雷片70.983.10.85右側(cè)貝雷60.475.8外貝雷片0.80.工況測試測點實測平均應(yīng)力理論平均應(yīng)力截面位置e(MPa)s(MPa)左側(cè)貝雷內(nèi)貝雷片-55.2-70.2外貝雷片-4

23、9.8-65.93-3內(nèi)貝雷片-61.7-70.2右側(cè)貝雷外貝雷片-55.0-65.9工況 2內(nèi)貝雷片45.965.6左側(cè)貝雷外貝雷片44.857.74-4內(nèi)貝雷片51.365.6右側(cè)貝雷外貝雷片48.157.7左側(cè)貝雷內(nèi)貝雷片-107.0-122.0外貝雷片-81.5-101.35-5內(nèi)貝雷片-98.6-122.0右側(cè)貝雷外貝雷片-94.2-101.3工況 3內(nèi)貝雷片-50.9-55.1左側(cè)貝雷外貝雷片-37.2-44.86-6內(nèi)貝雷片-40.0-55.1右側(cè)貝雷外貝雷片-39.3-44.8表 9-2各工況下測試截面實測應(yīng)力與理論應(yīng)力對比表工況測試測點實測平均應(yīng)力理論平均應(yīng)力截面位置e(MP

24、a)s(MPa)左側(cè)貝雷內(nèi)貝雷片-81.8-94.4外貝雷片-79.0-88.51-1內(nèi)貝雷片-76.4-94.4右側(cè)貝雷外貝雷片-74.9-88.5工況 1內(nèi)貝雷片60.883.1左側(cè)貝雷外貝雷片60.175.82-2內(nèi)貝雷片75.483.1右側(cè)貝雷外貝雷片62.075.8左側(cè)貝雷內(nèi)貝雷片-58.8-70.2外貝雷片-50.6-65.9(3)-(3)內(nèi)貝雷片-65.2-70.2右側(cè)貝雷外貝雷片-51.3-65.9工況 2內(nèi)貝雷片47.865.6左側(cè)貝雷外貝雷片45.257.7(4)-(4)內(nèi)貝雷片56.065.6右側(cè)貝雷外貝雷片47.557.7表中測點位置中的名詞解釋見下圖所示(左、由橋梁小

25、樁號至大樁號的方向定義)：校驗系數(shù)e/ s0.790.760.880.830.700.780.780.830.880.800.810.930.920.830.730.88校驗系數(shù)e/ s0.870.890.810.850.730.790.910.820.840.770.930.780.730.780.850.82.圖 9-1 貝雷位置定義圖分析表 9-1表 9-2 數(shù)據(jù)可知：該鋼便橋左、右幅各控制截面在試驗荷載作用下各應(yīng)力實測值均小于理論計算值，其應(yīng)力校驗系數(shù)均小于1.0，構(gòu)件強度均滿足設(shè)計要求，結(jié)構(gòu)處于安全狀態(tài)；9.2 撓度荷載工況作用下相應(yīng)截面的實測撓度與理論值的比較表見表9-3 和 9-4，表中數(shù)據(jù)正號表示向下，負號表示向上。分析表9-3 和 9-4 數(shù)據(jù)可知：南門橋左、右幅各測試控制截面在試驗荷載作用下?lián)隙葘崪y值均小于理論計算值，其撓度校驗系數(shù)均小于1.0，表明其剛度滿足設(shè)計要求； 相對殘余撓度不大于20%，說明橋梁基本處于彈性工作狀態(tài)。表 9-3 左幅各全級荷載工況下各測試截面實測撓度、殘余撓度及與理論值的比較試驗總試驗彈試驗殘余理論計算相對殘余校驗系工況測點位置撓度性撓度撓度撓度撓度 Sp /St數(shù) Se/SsS